二、利用Cruise动力系统及其部件建模

    （一）动力系统建模

    Cruise采用了图形化的用户界面，用户可以在已有的模块箱（主要包括汽车、离合器、变速器、发动机、电机、控制器、特殊模块、轮胎等）中选取合适的模块拖放到Cruise的工作区，然后连线建立各模块之间的联接，包括信号、机械、电子和排放连接。各个模块仿真参数的设置可以通过Cruise的参数设置窗口来完成，对一些特性复杂的模块（如电动机），可以在参数设置窗口通过编辑图表曲线建立曲线图来实现参数设置。电动车的动力系统是电动汽车的核心，包括驱动电机、动力电池等部件。

    （二）电池及其建模

    电池是制约电动汽车发展的关键因素，目前可采用的电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池、燃料电池等。铅酸电池虽然比能量比较低，但其技术可靠，生产工艺成熟，成本低（低于所有其他的二次电池），拥有适合电动汽车使用的良好的大电流输出性能以及多种型号和尺寸。考虑到整车的成本，选用了大容量免维护铅酸电池作为电动车的动力源。电池是非线性的动力学系统，其内部电化学过程是一个对环境敏感的复杂的非线性过程。对于某一类型的电池，通过充放电试验和理论分析，可以用一个近似的模型来描述其工作过程与特性。在Cruise中，根据电池建模的参数做出电池的SOC与电池电压之间的关系曲线，SOC值的大小直接反映了电池所处的状态，由此可限定电池的最大放电电流，并可在仿真过程中更精确地计算各种功况下电动车的续驶里程。所选用的电池在试验室经过不同状态下的充放电试验，根据在试验中测得电池电压、电流、放电时间等参数推断出SOC与电压的关系。根据各节电池的SOC值，可以识别电池组中各电池间的性能差异，依此进行均衡充电，保持电池性能的均匀性，最终达到延长电池寿命的目的，也为下一步做出电池管理系统奠定了很好的基础。

    （三）电机及其建模

    电机是电动汽车的驱动单元，它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性，所以选择符合电动汽车运行的电机，最基本的要求是低阻高效、调速变矩性能好、过载能力强，以适应电动汽车频繁启动和功率变化大的使用要求；在运行的全部速度范围和负载范围内，具有较高的效率，以尽量提高电动汽车一次续驶里程；此外，要求电机的结构尺寸小，重量轻，便于安装，无驱动噪声。

    电动机的建模基础是电机的电压、转矩、功率的平衡方程和运行特性方程。模型的正确性要看其是否符合上述基本的数学关系，精确性则要看模型是否全面正确考虑到实物运行特性的影响因素。建模过程要考虑电机性能限制与电机内的热交换，此外还要考虑不同类型电机所具有的特性。在Cruise中，电动机的参数设置定义了电机各种工作过程状态下的转速、转矩、效率的map图；以及电动机的性能参数，如最大电压、最大电流、质量及转动惯量等。在仿真分析运行过程中模型利用插值计算的方法，调用数据文件以实现电动机的工作过程仿真。通过电机台架试验得到电机的map图，如图1所示。

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